功和机械行业分析管理化(共107页)

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1、第十五章 功和机械能 一、功(1)作用在物体上的_.(2)物体在_上通过了距离.2.计算公式:W=_.3.单位:焦,符号是J，1 J=1_.内容：使用任何机械都_.力的方向Nm不省功Fs力【活学巧用】踢 足 球足球运动员用300 N的力，将足球踢到10 m远的地方，已知球重20 N，根据以上条件_(选填“能”或“不能”)计算出运动员对球做的功，原因是_.提示：力对对物体做的功等于作用在物体上的力与物体在此力的作用下通过过距离的乘积积，根据公式W=Fs可判断出做功的多少.运动员对动员对 足球的力为为300 N，但不知道足球在此力作用下移动动的距离，不能求出功.而足球运动动的10 m是足球由于惯惯

2、性向前运动动的结结果.答案：不能 运动员对动员对 足球的力为为300 N，但不知道足球在此力作用下移动动的距离，不能求出功.而足球运动动的10 m是足球由于惯惯性向前运动动的结结果. 二、机械效率1.有用功：为了_必须做的功.2.额外功：对达到某一目的没有用又_的功.3.总功：_的总和.(1)定义 ：_的比值.(2)公式： .(3)规律：因为有用功小于总功，所以机械效率总_.达到目的不得不做有用功和额外功有用功跟总功小于1(4)提高机械效率的方法：改进结构，减小_自重.同一机械，增大载重.定时润滑，减小_.机械摩擦【活学巧用】巧提沙石如图所示，工人利用动滑轮将沙石匀速向上提升2 m，已知沙石重

3、184 N，动滑轮重6 N，袋重10 N，绳重和摩擦均不计.(1)工人做的有用功是_.(2)工人做的额外功是_.(3)此时该装置的机械效率是_.提示：机械效率是有用功和总总功的比值值，所以找到有用功、总总功就可以求出滑轮轮的机械效率.W有用=Gh=184 N2 m=368 JW额额外=(G动动滑轮轮+G袋)h=(10 N+6 N)2 m=32 JW总总=W有用+W额额外=368 J+32 J=400 J该该装置的机械效率为为：答案：(1)368 J (2)32 J (3)92% 三、功率(1)做相同的功，所用时间_，做功越快.(2)在相同时间内，比较做功的多少，做功_，做功越快.(3)时间越短

4、，做功越多，做功_.(1)意义：表示物体_的物理量.(2)概念：单位时间内做的功.(3)公式： .(4)单位及其换算：1 kW=_W.越短越多越快做功快慢1 000【活学巧用】功率大小的比较如图所示，挖土机和人同时挖土，挖土机和人相比，_做功快，_的功率大，这是采用在_内比较_的方法比较物体做功快慢的.另一种判断方法是_相同，比较_多少.把2吨泥土从1.5 m的深处挖到地面，需要10 s,挖土机做功的功率是_ kW.提示：功率能反映物体做功的快慢.比较较做功的快慢，一种方法是取时间时间 相同，比较较物体做功的多少，做的功越多，说说明做功越快，功率越大；另一种方法是取相同的功，比较较所用的时时间

5、间，时间时间 越短，做功越快，功率越大；知道功与时间时间 ，利用公式 求出功率， 挖土机做功W=Gh=mgh=2103 kg10 N/kg1.5 m=3104 J，功率： .答案：挖土机 挖土机 相同的时间时间 做功的多少做功 所用的时间时间 3 四、机械能及其转化1.能量:物体_,表示这个物体具有能量.能够对外做功运动速度弹性形变大小3.机械能守恒：在只有动能和势能相互转化的过程中，机械能的总量保持不变.【活学巧用】撑杆跳高如图所示，撑杆跳高运动的几个阶段：助跑、撑杆起跳、越横杆.助跑时运动员跑得越快，_越大，从运动员撑杆起跳到越横杆的过程中，有关能变化的情况是：运动员的重力势能_，杆的弹性

6、势能_.提示：解答这类问题这类问题 ，根据影响动动能、重力势势能和弹弹性势势能大小的因素来考虑虑.重点是分析物体运动过动过 程中，物体的质质量、速度、高度和形状怎样样改变变，再进进一步判断动动能、重力势势能和弹弹性势势能的变变化.动动能与物体的质质量、速度有关.助跑时时，运动员动员 的质质量没变变，速度越大，动动能就越大.重力势势能与物体的质质量和被举举高的高度有关，质质量相同的物体，被举举得越高重力势势能越大.运动员动员 撑杆起跳到越横杆的过过程中，质质量没有变变，高度增加重力势势能变变大.弹弹性势势能由物体的弹弹性形变变决定，同一物体的弹弹性形变变越大，弹弹性势势能越大.运动员动员 撑杆起

7、跳到越横杆的过过程中，杆的形变变越来越小，弹弹性势势能变变小.答案：动动能 变变大 变变小 一、做功的两个必要条件(1)必须有力作用在物体上.(2)这个受力物体必须在这个力的方向上通过了一段距离.2.几种常见的没有做功的情况(如图)(1)缺力无功：物体靠惯性通过了一段距离，此情况有距离无力.(2)缺距离无功：有力作用在物体上，但物体没有移动距离.(3)垂直无功：有力作用在物体上，物体也移动了一段距离.但力的方向与物体移动方向垂直.【方法技巧】考虑虑做功问题时问题时 ，可按以下三个步骤骤(1)物体是否受到力的作用，不受力的物体不存在做功问题问题 .(2)物体是否运动动，不运动动的物体也不存在做功

8、问题问题 .(3)判断物体受力的方向和运动动方向的关系，若二者方向垂直，则则不做功；若二者方向不垂直，则则做功.【中考警示】利用WFs进进行计计算时时，要注意:(1)F与s的一一对应对应 的关系，即s是在力F的作用下沿F的方向移动动的距离.(2)在计计算时时每个物理量的单单位必须选须选 取国际单际单 位：F是牛(N)、s是米(m)、W是焦耳(J).【延伸拓展】功的原理：使用任何机械都不省功.省力的机械必定费费距离，省距离的机械必定费费力，省力又省距离的机械是不存在的，但是使用机械可以省力、改变动变动 力的方向或者省距离，给给人们带们带 来方便.这这是人们们使用机械的目的.功的原理适用于任何机械

9、.【典例1】(2012内江中考)如图所示，以下所列举的几个力中，没有对物体做功的是( )【思维导图维导图 】【精讲讲精析】选选D.物理学中的功包含两个必要因素，一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上运动动一段距离.由题图题图可知，杠铃铃静止时时受到了运动员动员 的支持力，但在支持力的方向上没有通过过距离，故D选项选项 支持力没有对对杠铃铃做功.二、理解机械效率1.机械效率是有用功在总功中所占比例的多少，是一个比值，是一个无单位的物理量，描述机械的工作性能.2.使用机械时，不得不做一些额外功，所以机械效率总小于1.功率可以是任何数.由公式 可知，当额外功一定时，机械做的有用功越多 ，机械效率

10、越高.当机械所做的有用功一定时，机械做的额外功越少，机械效率越高.(1)当有用功(W有用)一定时,额外功(W额外)越小,则机械效率()越大.因此设法减小额外功可以提高机械效率.如减轻动滑轮(做额外功的机械)本身的重量,加润滑油以减小摩擦,用轻质材料制作机械,都可以不同程度地减小额外功,提高机械效率.(2)当额外功(W额外)一定时，有用功(W有用)越大，机械效率()越大，因此增大有用功可以提高机械效率.如增加物重可以提高机械效率.【方法技巧】“两要点”求机械效率要点一：确定有用功和总总功：一般情况下克服机械本身的摩擦力或重力做的功是额额外功；提升重物时时克服物体重力做的功是有用功；动动力对对机械

11、做的功是总总功.要点二：选择选择 合适的公式，根据题题目中所给给条件选择选择 公式 ；【中考警示】机械效率的三个误误区(1)概念理解不完整：机械效率表示的是有用功跟总总功的比值值，与是否受力、做功多少及功率无关，与机械自身(如机械的自重、摩擦)和做功现现象(如被提起的重物)有关.(2)滑轮认识轮认识 不全面：对对滑轮组认识轮组认识 不清，不能准确判断滑轮轮组组承担物重段数n.(3)试题试题 分类类不清晰：滑轮组轮组 既可以将重物竖竖直提起，也可以拉着物体水平前进进，还还可以使物体沿斜面前行. 竖竖直提起时时是克服重力做功，水平(斜着)拉物体时时是克服阻力做功.分析哪个力做的是有用功是解决这类问

12、题这类问题 的关键键.【典例2】(2011无锡中考)用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的重物匀速提升相同的高度.若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是( )1和F2大小相等，滑轮组的机械效率相同1和F2大小不相等，滑轮组的机械效率不同C.绳子自由端移动的距离不相等，拉力对滑轮组所做的功相等D.绳子自由端移动的距离不相等，拉力对滑轮组所做的功不相等【思维导图维导图 】【精讲讲精析】选选C.虽虽然两个滑轮组轮组 相同，但是绕线绕线 方法不同，甲图图相当于两根绳绳子承担着重物，乙图图相当于三根绳绳子承担着重物，所以它们们的拉力和绳绳子的自由端移动动的距离不等，当升高相同的高度时

13、时，所做的有用功和额额外功相同，即拉力对对滑轮组轮组 所做的功相等，故选选C.【备选例题】小明用一个动滑轮匀速提升重为200 N的物体，所用竖直向上的拉力为125 N.物体上升2 m的过程中，拉力所做的有用功为_ J，总功为_ J，动滑轮的机械效率为_.小明又用这个动滑轮用同样的方法提升400 N的物体升高相同的高度，动滑轮的机械效率为_.【精讲讲精析】功指克服物体重力所做的功W有用=Gh200 N2 m=400 J；使用动动滑轮轮提升物体时时，拉力作用点移动动的距离为为物体上升高度的2倍，即s=2h=22 m=4 m，拉力所做的功就是总总功W总总=Fs=125 N4 m=500 J；则则机械

14、效率 ；提升的重物变变了，机械效率发发生了变变化，但是动动滑轮轮没有变变，提升相同的高度，额额外功不变变，W额额外=W总总-W有用=500 J-400 J100 J，W有用=Gh400 N2 m=800 J, W总总=W额额外+ W有用=100 J+800 J900 J, 答案：400 500 80% 89%三、功、功率、机械效率的综合计算3.功率与速度、牵引力的关系【方法技巧】对对于功、功率和机械效率的综综合计计算，解题题思路是(1)认认真审题审题 ，剖析题题意确定各量间间的关系.(2)根据已知量和待求量的关系，结结合相应应的公式或物理规规律建立关系式.(3)逐步分析、计计算中间间的物理量，

15、直至导导出所求量.【中考警示】两点注意(1)理清关系：计计算时时涉及的公式与物理量较较多，要找出各物理量的对应对应 关系，会举举一反三.(2)统统一单单位：计计算时时要注意公式中各物理量都要使用国际单际单位，若题题中给给的物理量不是国际单际单 位要先转转化为为国际单际单 位.【典例3】(2012苏州中考)建筑工地上工人用如图所示的装置将重为230 N的建材从地面匀速送到6 m高处，所用拉力为125 N，时间为20 s.求：(1)工人做的有用功；(2)工人做的总功；(3)此过程中该装置的机械效率；(4)工人做功的功率.【思维导图维导图 】解答此类问题类问题 需要明确以下几点：【精讲讲精析】(1)

16、工人在运送建材的过过程中，使重物升高克服建材重力所做的功为为有用功，W有=Gh.(2)其中拉力所做的功包含提升建材的有用功和提升动动滑轮轮以及克服摩擦等做的额额外功，这这部分功为总为总 功，W总总=Fs，其中s表示拉力移动动的距离，由于有两段绳绳子连连着动动滑轮轮，所以拉力移动动的距离为为建材升高距离的2倍.(3)根据 可以算出机械效率；(4)工人所做的功即为总为总 功，功率计计算可以用功率计计算公式 算得.答案：(1)W有=Gh=230 N6 m=1 380 J(2)s=2h=26 m=12 m，W总总=Fs=125 N12 m=1 500 J(3) (4)四、机械能的转化及守恒1.只有重力做功的时候，机械能守恒，重力势能、弹性势能、动能之间可以相互转化，转化情况如下图：总机械能守恒速度增大高度减小弹性形变增大速度减小重力势能动能弹性势能速度增大速度减小速度增大弹性形变减小2.机械能与其他形式的能之间也可以相互转化，机械能转化为内能，内能转化为机械能等；比如划过夜空的流星克服与空气的摩擦力做功，机械能减小，减小的机械能转化成内能，使流星温度升高，这样机械能不再守恒.【方法技巧】分析动